井下注入水颗粒度在线检测光学系统优化设计

针对当前水驱开发油田井下注入水的颗粒度难以实现外场在线检测的技术难题,设计了一个基于光学散射原理的注入水颗粒度的在线检测光学系统。采用波长为640 nm的激光光束,通过4×准直扩束系统获得了8 mm的照明孔径。利用光瞳匹配和像差平衡,完成了直径为42 mm的紧凑型光学系统的优化设计,该系统可实现1~100 μm粒径的井下实时在线检测。光学系统的焦距为50 mm,视场角为17°,通光口径为8 mm,所有视场点斑半径均小于6 μm,可有效避免非散射光对感光环带能量的干扰。利用样机对标准颗粒试样进行检测,测试误差小于5%,满足设计要求,从而验证了设计系统的可行性和合理性。